プラズマ支援燃焼を用いたエアロスパイクによる流体制御

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23654205
• Research Institution: Nippon Institute of Technology
• Principal Investigator: 服部 邦彦 日本工業大学, 工学部, 准教授 (90261578)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 杉弥 日本工業大学, 工学部, 教授 (00286022) ; 塚林 功 日本工業大学, 工学部, 非常勤講師 (30049720)
• Keywords: プラズマ支援燃焼 / 大気圧プラズマ / 流体制御 / マイクロ波 / エアロスパイク

Research Abstract

本研究の目的は、飛行体（移動体）の熱負荷や空気抵抗を抑制するためのエアロスパイクや飛行翼表面の境界層を制御するなどプラズマを用いて気流制御を行い、高速気流中における空気力学効果を実験的に検証することである。そのための基礎的な実験装置や実験手法を検討してきた。実験方法として、大気圧下でのプラズマ生成法の確立とマイクロ波重畳実験を個別に行いながら、その両者を統合して本目的を達成するように試みた。しかしながら当初計画よりかなり遅れ、最終目的まで達成することができなかった。
最終年度で実施した研究成果の１つとして、気流中での大気圧プラズマ生成とその基礎特性の観察、２つめは、プラズマ源のマイクロ波重畳実験である。
大気圧プラズマ生成は、高周波パルス電源を用いたバリア放電、ネオントランスによる火花放電、低電圧大電流電源によるアーク放電である。これを前年度に製作した小型風洞で気流を重畳した。この放電部の空力抵抗を調べるための小型の抵抗測定器を本年は製作し測定を試みた。気流中での大気圧プラズマの生成はどの方法でも確認できたが、重畳した流速の違いでの放電特性の変化は確認できなかった。また、空力抵抗の変化も微力であり、今回製作した測定器ではその違いを確認することができなかった。放電部周辺の気流の様子を観測するためにスモークワイヤ法を適用したが、放電の有無による明確な違いは観測することができなかった。
マイクロ波重畳の実験装置は、内径0.7ｍ、長さ0.6ｍの金属容器内に導波管でマイクロ波を入射する装置を用い、市販の点火プラグを流用したプラズマ源を使用し火花放電を行った。この点火プラグの位置は容器の軸方向に挿引することができるようにした。しかし、金属容器内にある給電ケーブルにマイクロ波が吸収され加熱断線などが起こりマイクロ波重畳実験によるプラズマ源の支援加熱現象は観測できなかった。